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        復雜系統(tǒng)與創(chuàng)造有何關系

        時間:2023-08-27 百科知識 版權反饋
        【摘要】:根據(jù)復雜系統(tǒng)理論,無論是自然系統(tǒng),還是人類社會都屬于復雜系統(tǒng),什么是復雜系統(tǒng)呢?復雜系統(tǒng)之所以特殊,關鍵就在于各組成部分相互作用產(chǎn)生了創(chuàng)造,有新特性涌現(xiàn)。因此,用一個等式直觀地表示:復雜系統(tǒng)的整體性質(zhì)—各部分性質(zhì)之和=創(chuàng)造。開放系統(tǒng)是一種能與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)。

        根據(jù)復雜系統(tǒng)理論,無論是自然系統(tǒng),還是人類社會都屬于復雜系統(tǒng),什么是復雜系統(tǒng)呢?對此有多種解釋,1999年4月美國《Science》雜志的解釋是“通過對一個系統(tǒng)的組成部分的了解,不能對系統(tǒng)的性質(zhì)做出完全的解釋,這樣的系統(tǒng)稱為復雜系統(tǒng)”(Richard Gallagher,1999)。然而,對于一般人,只要知道古希臘哲學家亞里斯多德的名言“整體大于各部分之和”就足夠了??墒且蜗笊羁痰乩斫鈴碗s系統(tǒng),莫過于兩千多年前的莊周,他在《莊子》(2004)一書的“應帝王”篇中講到,南海之君叫儵,北海之君叫忽,中央的君主叫渾沌,儵和忽常常到渾沌的領域會合,渾沌待他們很友好,儵和忽商量報答渾沌的恩德,說“人有七竅,用來看、聽、飲食、呼吸,惟混沌沒有,我們試著給他鑿開?!庇谑且惶扈徱桓[,到了第七天渾沌就死去了。復雜系統(tǒng)就如同渾沌,他是一個整體,其特性是各個部分相互作用而表現(xiàn)出來的,當把他分解開成為單獨的各個部分時,復雜系統(tǒng)也就不存在了,就如同渾沌一樣死去了。

        對于復雜系統(tǒng),整體的性質(zhì)不等于部分性質(zhì)的和,由此體現(xiàn)出整體與部分之間的關系不是一種線性關系(戴汝為,2000),而是一種非線性的關系。為什么會出現(xiàn)這種整體性質(zhì)大于各部分性質(zhì)之和的現(xiàn)象呢?其根本原因就是產(chǎn)生了創(chuàng)造,各部分通過相互作用產(chǎn)生創(chuàng)造使整體涌現(xiàn)出新的特征,因此,整體不是各部分簡單相加。在人類社會與自然界,能夠稱得上復雜系統(tǒng)的比比皆是,生態(tài)系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、人腦系統(tǒng)等等都是典型的復雜系統(tǒng)。

        復雜系統(tǒng)之所以特殊,關鍵就在于各組成部分相互作用產(chǎn)生了創(chuàng)造,有新特性涌現(xiàn)。因此,用一個等式直觀地表示:復雜系統(tǒng)的整體性質(zhì)—各部分性質(zhì)之和=創(chuàng)造。

        而近代科學的研究方法恰恰是盡量搞清楚各個部分,這就是所謂的還原論,把一個整體還原成它的各個組成部分,把人分成生物學、遺傳學、細胞學、解剖學、心理學、行為學、社會學等等各種學科來研究,所以學科越分越多,越分越細??墒堑侥壳盀橹?,我們?nèi)匀徊磺宄鳛橐粋€整體的人所表現(xiàn)出來的許多特性,例如人是如何做出決策的?人的創(chuàng)造性思維是如何出現(xiàn)的?等等。

        因此,要理解人是如何創(chuàng)造的,社會是如何創(chuàng)造的,僅僅從心理學、社會學角度來研究遠遠不夠。就必須從復雜系統(tǒng)角度,把人看成是一個完整系統(tǒng),從系統(tǒng)和整體角度來研究,這就是整體論。

        關于系統(tǒng),一般可分為三種,即孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)與其環(huán)境間沒有物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。封閉系統(tǒng)與環(huán)境間雖無物質(zhì)的轉(zhuǎn)移,但可以發(fā)熱、功和輻射等的轉(zhuǎn)移,處于一封閉容器中的物質(zhì)構成了一個封閉系統(tǒng)。開放系統(tǒng)是一種能與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)。我們這里所指的復雜系統(tǒng)就是一個開放系統(tǒng),是與環(huán)境不斷進行能量和物質(zhì)交換的系統(tǒng)。

        針對于復雜系統(tǒng)研究,這是世界上最尖端和最熱點的研究領域之一。從上世紀70年代以來,雖然取得了巨大成績,但是其理論體系尚未形成,在很多關鍵方面尚待突破。目前世界上已初步形成三個學派(車宏安,2000)。

        第一,以普利高津等為代表的歐洲學派,用耗散結構理論來解釋復雜系統(tǒng)。根據(jù)熱力學第二定律的克勞修斯表述:“熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體?!逼鋵嵸|(zhì)是,能量的傳遞是不可逆的。用熵增加原理來解釋,就是不可逆的熱力學系統(tǒng)是朝著熵(無序的程度)增加的方向發(fā)展??藙谛匏拱褖勗黾釉響玫綗o限的宇宙中,從而提出“熱寂說”,他于1865年指出,宇宙的能量是常數(shù),宇宙的熵趨于極大,也就是越來越無序,并認為宇宙最終也將死亡。這在當時讓人感到心灰意冷。

        可是,薛定諤則不這樣看,他在其名著《生命是什么》一書中指出,生命卻并不都是越來越無序,相反是越來越有序,生命就是靠“吃”進負熵為生,“新陳代謝的本質(zhì)就在于使有機體成功地消除了當它活著時不得不產(chǎn)生的全部的熵”。這說明自然界并不完全象克勞修斯所描述的那樣,最終一切都將變?yōu)樗兰?,而是同樣有一種力量,使無序變成有序,使簡單的序變成復雜的序。

        普利高津?qū)]有生命的無機物體作為研究對象,把源自物理系統(tǒng)、化學系統(tǒng)的系統(tǒng)概念和理論拓展到生物系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)。在研究過程中,他將熱力學和統(tǒng)計物理學從平衡態(tài)到近平衡態(tài)再向遠離平衡態(tài)推進,發(fā)現(xiàn)一個開放系統(tǒng)(不管是力學的、物理的、化學的、還是生物的系統(tǒng)),在到達遠離平衡態(tài)的非線性區(qū)時,一旦系統(tǒng)的某個參量變化達到一定的閥值,通過漲落,系統(tǒng)便可能發(fā)生突變,即非平衡相變,于是,由原來無序的混亂狀態(tài)轉(zhuǎn)變到一種時間、空間或功能有序的新的狀態(tài)。例如系統(tǒng)的狀態(tài)呈現(xiàn)出隨時間的周期性的變化或空間的花紋圖案。這種有序狀態(tài)需要不斷地與外界交換物質(zhì)和能量才能維持,并保持一定的穩(wěn)定性,且不因外界微小的擾動而消失。這種在遠離平衡的非線性區(qū)形成的新的穩(wěn)定的有序結構,稱為耗散結構。這種系統(tǒng)能夠自行產(chǎn)生的組織性和相干性,被稱作自組織現(xiàn)象,因此,這一理論又被稱作非平衡系統(tǒng)中的自組織理論。(普利高津,1998a,沈小峰,1983)

        一個有趣的例子是關于木星上大紅斑的發(fā)現(xiàn)與認識過程。早在四百多年前,伽利略發(fā)明望遠鏡后,天文學家在觀察木星時,就發(fā)現(xiàn)木星表面有一塊瑕疵。隨著望遠鏡越來越先進,看清了這是一塊紅斑,但還是無法解釋到底是什么。因此各種假說層出不窮,有的說是巖漿的流動;有的說是一個即將離開行星表面的新的月亮;還有的說是一個火山口噴出的氣體,上升而形成氣柱的頂部,等等。直到1978年美國的太空探測器,旅行者2號飛過木星,從太空中發(fā)回了照片,才看清楚紅斑就像颶風一樣的渦流系統(tǒng)。美國宇航局把這些相片保存在全國五、六處檔案庫里,其中有一處在康奈爾大學。上世紀80年代初期,一位叫馬庫斯的年輕天文學家和應用數(shù)學家,用計算機模擬出了大紅斑。這才揭示出,“大紅斑實際上是一種自組織系統(tǒng)(復雜系統(tǒng)),它是由造成在它周圍的不可預言的騷動的同樣的非線性扭曲造成和調(diào)節(jié)的。這是一種穩(wěn)定的混沌?!保ㄕ材匪?格雷克,2004)

        這就是復雜系統(tǒng)的奇妙之處,它沒有人為操控,卻能自行從無序中創(chuàng)造出有序。隨機漲落在耗散結構形成過程中起著重要作用,由于內(nèi)部或外部原因,系統(tǒng)的狀態(tài)如溫度、壓力、濃度、密度、粒子間的作用力等,均可能發(fā)生一些小的起伏漲落。漲落的產(chǎn)生是必然的,漲落的大小則帶有偶然性。對于平衡結構來說,這些漲落是一種破壞結構穩(wěn)定和有序的干擾,是一種消極因素。熱力學表明,系統(tǒng)在平衡態(tài),由于這些漲落可正可負,因此可以通過求統(tǒng)計平均的方法加以消除,維持宏觀系統(tǒng)的熱力學平衡。而在近平衡區(qū),漲落使系統(tǒng)離開定態(tài),但是在這個區(qū)域,系統(tǒng)具有抗干擾的能力,漲落造成的偏離會自行衰減趨于消失。系統(tǒng)經(jīng)過一個微干擾過程之后又回到穩(wěn)定狀態(tài),叫回顧原理。所以在平衡態(tài)和近平衡線性區(qū)即熱力學分支點以前,漲落不可能使系統(tǒng)由一個定態(tài)跳到另一個定態(tài)上去,即不能形成新的有序結構(普利高津,1998b;沈小峰,1983)。然而,在遠離平衡的非線性區(qū),在熱力學分支點之后,漲落則起著完全相反的作用。此時,系統(tǒng)處于一種不穩(wěn)定的定態(tài),某種隨機的小的漲落可能通過相干效應迅速放大,形成宏觀整體上的“巨漲落”,使系統(tǒng)由不穩(wěn)定的定態(tài)躍遷到一個新的穩(wěn)定的有序狀態(tài),形成耗散結構。這種由于物質(zhì)和能量交換,在不穩(wěn)定之后出現(xiàn)的宏觀穩(wěn)定有序,是由增長得最快的一種漲落決定的,因此叫做“通過漲落的有序”。

        在生態(tài)系統(tǒng)、生物進化、乃至社會文化等諸多復雜系統(tǒng)中,都具有漲落現(xiàn)象。在生物進化中這就如同突變,不斷發(fā)生突變(漲落),有的突變消失了,有的突變被放大了,從而出現(xiàn)了新種。而在社會系統(tǒng)中,這種漲落便是創(chuàng)造,不斷涌現(xiàn)出來的創(chuàng)造,有的創(chuàng)造被歷史鎖定,得以放大,從而影響了社會發(fā)展的歷史進程。

        第二,以圣菲研究所為代表的美國學派,強調(diào)適應性在形成復雜系統(tǒng)中的作用。霍蘭提出了CAS(復雜適應系統(tǒng)),并引入了“涌現(xiàn)”概念,他把源自于生物系統(tǒng)的系統(tǒng)觀念和理論加以擴展和體系化,并擴大其適用范圍。他從幾個簡單規(guī)則入手,例如國際象棋、積木塊、計算機模型等,卻演化出極其復雜的系統(tǒng),其涌現(xiàn)特性使得系統(tǒng)越來越復雜,他們始終強調(diào)適應性是產(chǎn)生復雜性的根源之一(霍蘭,2001;車宏安,2000)。由此,得出涌現(xiàn)就是由簡單的行動組合而產(chǎn)生的復雜行為,這里組合實際就是一個相互作用的過程。

        與歐洲學派不同的是,美國學派強調(diào)把系統(tǒng)的元素看作是活的、有主動性的、具有適應能力的個體,這就使得向具有生命的復雜系統(tǒng)的研究又進了一步。霍蘭(2001)在《涌現(xiàn)》一書中總結到:涌現(xiàn)現(xiàn)象出現(xiàn)在生成系統(tǒng)之中,這些系統(tǒng)是由那些種類相對較少并遵循著簡單規(guī)律的一些基本元素組成,由于涌現(xiàn)現(xiàn)象的出現(xiàn),使得生成系統(tǒng)的整體大于各部分之和,也就是說系統(tǒng)各部分間的相互作用是非線性的,因而系統(tǒng)的整體行為無法通過相對獨立的各組成部分行為的簡單疊加得到。生成系統(tǒng)中一種典型的涌現(xiàn)現(xiàn)象是組成部分不斷改變,但是其涌現(xiàn)模式則處于穩(wěn)定狀態(tài),這使人想起湍流的小溪中不斷沖擊石塊的水流形成的駐波,雖然水分子不停地變化,而駐波的形狀基本不變。在這里,涌現(xiàn)出來的穩(wěn)定模式是由其所處的環(huán)境決定的。隨著環(huán)境變化,穩(wěn)定模式必然增加,模式間相互作用帶來的約束和檢驗使得系統(tǒng)的功能也在增強,特別是隨著相互作用者的數(shù)量增長,可能的相互作用的數(shù)量以及可能引起反應的復雜程度也非常迅速地增長。當穩(wěn)定模式間相互作用涌現(xiàn)的宏觀規(guī)律可以用公式清楚地表達時,對整體模式行為的表述就不必再借助那些決定組成個體行為的微觀規(guī)律。因此存在差別的穩(wěn)定性是那些產(chǎn)生了涌現(xiàn)現(xiàn)象的規(guī)律的典型結果,更高層次的生成過程可以由穩(wěn)定性的強化而產(chǎn)生,由于相互作用,常常會給某些組成部分模式帶來穩(wěn)定性的強化,當這些具有強化穩(wěn)定的模式滿足宏觀規(guī)律時,新的生成過程就會取代原先的生成過程。

        美國學派注重采用計算機模型來探索復雜系統(tǒng)的這一“涌現(xiàn)”特性,通過建立一些簡單規(guī)則,計算機在不斷運行中,就會產(chǎn)生極其復雜的涌現(xiàn)特性。記得IBM的深藍計算機曾戰(zhàn)勝過國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫,雖然比賽主辦者更關注商業(yè)效益,更看重該公司股票的升值情況,而且比賽過程對卡斯帕羅夫也有失公正,但深藍計算機所表現(xiàn)出來的,的確是某種智慧,這就是簡單模型中各個部分相互作用、相互適應后所產(chǎn)生的涌現(xiàn)特性,這就是系統(tǒng)的創(chuàng)造。

        第三,以錢學森為代表的中國學派,倡導將社會當成開放的復雜巨系統(tǒng)來看待,把人作為系統(tǒng)的元素,是一個有人的因素的系統(tǒng),其基本路線是“從復雜巨系統(tǒng)按級作的特例來分化出其它系統(tǒng)理論”,“從開放的復雜巨系統(tǒng)學建立系統(tǒng)學”,在大力開展工程應用的同時努力建立系統(tǒng)科學體系(車宏安,2000)。注重層次性是中國學派的特點之一。錢學森認為,一個系統(tǒng)在某個層次上的混沌運動,是高一層次有序運動的基礎,宏觀有序的形成是靠微觀的頻繁變動為基礎的,也就是宏觀有序是建立在微觀混沌的基礎之上的。運用系統(tǒng)科學的層次概念,中國在CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))開展制造系統(tǒng)前沿課題研究,1986年至今,取得了重大成就,進入了世界先進行列。這是運用系統(tǒng)科學的成功范例,因為CIMS是系統(tǒng),它包含各種單元技術,在發(fā)展策略上,一種是先發(fā)展好了單元技術,再去發(fā)展系統(tǒng)技術,另一種是在一定單元技術的基礎上,強調(diào)發(fā)展系統(tǒng)技術,并以系統(tǒng)技術帶動單元技術的發(fā)展。中國走的是后一條路,實踐證明這是非常正確的,因為總體和局部是不同的層次,系統(tǒng)技術強調(diào)的是總體,單元技術強調(diào)的是局部,先進的單元技術不一定都能解決系統(tǒng)問題,反過來說,不是最先進的單元技術也有可能達到系統(tǒng)總體目標。采用“系統(tǒng)發(fā)展模式”,不僅能在相當程度上,在相當大的范圍內(nèi)解決系統(tǒng)所要達到的目標,而且反過來有助于促進單元技術的發(fā)展。

        從系統(tǒng)的觀點來看,用不一定最好的零件,卻能組成最好的系統(tǒng)。社會系統(tǒng)何嘗不是如此,松下公司的“70分人才”觀,就是對這一系統(tǒng)觀點的很好詮釋。我們一般的企業(yè)在招聘員工時,總是要百里挑一:比如年紀越輕越好,學歷越高越好,能力越強越好,如此選來的自然都是頂尖人才了。然而許多企業(yè)卻無法讓這些人才發(fā)揮作用,一大批能人誰也不服誰,形不成合力,甚至互相拆臺,演出了“千里馬,窩里斗”的鬧劇。松下公司同樣十分重視人才,卻偏偏盡可能地不用頂尖人才,而是大量選用中等的、可以打70分的角色。松下認為,企業(yè)用人,固然素質(zhì)越高越好,但是,那些出類拔萃的頂尖人物往往自我感覺過于良好,不太愿意與人平等溝通、默契合作,還容易抱怨環(huán)境影響了自己才能的發(fā)揮,計較企業(yè)給予的職位、待遇與其才識本領不相稱,動不動就擺譜、“撂挑子”、要待遇,這對企業(yè)絕非有利。而70分的人才,則一般較少驕躁習氣,他們多數(shù)對于待遇、環(huán)境容易滿足,內(nèi)心很看重企業(yè)交付的信任和委托,常常有一股要與頂級人才比試身手、較量高低的念頭。他們特別富有競爭激情,樂于團結合作,如果使用得法,這些70分人才同樣能形成很有創(chuàng)造力的群體。

        綜上所述,無論是歐洲學派,通過研究非平衡態(tài)各組成部分的相干行為導致漲落,形成穩(wěn)定的有序結構;美國學派,把系統(tǒng)各元素看成是活的、有主動性的、具有適應性的個體,通過相互作用,產(chǎn)生涌現(xiàn)現(xiàn)象;還是中國學派,以系統(tǒng)的層次觀念,低一層次的混沌運動是高一級有序運動的基礎,也就是說宏觀有序產(chǎn)生于微觀混沌基礎之上。這實際上是從不同側面來看待復雜系統(tǒng),各自的著眼點雖然不同,但是對復雜系統(tǒng)本質(zhì)特點的認識是一致的,即復雜系統(tǒng)具有“非線性”,“自組織”,“涌現(xiàn)”,“整體大于各部之和”等等特性。成思危(2000)總結出復雜系統(tǒng)之所以有上述特點,是由以下幾個方面決定的:(1)系統(tǒng)各單元之間的聯(lián)系廣泛而緊密,構成一個網(wǎng)絡。因此,每一項單元的變化都會受到其他單元變化的影響,并會引起其他單元的變化;(2)系統(tǒng)具有多層次、多功能的結構,每一層次均成為構筑其上一層次的單元,同時也有助于系統(tǒng)的某一功能的實現(xiàn);(3)系統(tǒng)在發(fā)展過程中能夠不斷地學習并對其層次結構與功能結構進行重組及完善;(4)系統(tǒng)是開放的,它與環(huán)境有緊密的聯(lián)系,能與環(huán)境相互作用,并能不斷向更好地適應環(huán)境的方向發(fā)展變化;(5)系統(tǒng)是動態(tài)的,它不斷處于發(fā)展變化之中,而且系統(tǒng)本身對未來的發(fā)展變化有一定的預測能力。

        當我從創(chuàng)造角度接近復雜系統(tǒng)時,無論是“整體大于各部分之和”、“非線性”,還是“自組織”、“涌現(xiàn)”等等特性都集中在一個焦點上,即復雜系統(tǒng)具有創(chuàng)造能力,創(chuàng)造是復雜系統(tǒng)的根本特征。之所以出現(xiàn)“整體大于各部分之和”,就是因為系統(tǒng)產(chǎn)生了創(chuàng)造,在整體層面上新特性出現(xiàn)了。之所以“非線性”,就是因為各組成部分相互作用,創(chuàng)造了無法預測的結果?!坝楷F(xiàn)”就是不斷冒出新特性,創(chuàng)造不斷產(chǎn)生?!白越M織”說明系統(tǒng)本身就是創(chuàng)造的主體,用不著上帝或人給它發(fā)指令,系統(tǒng)自己能夠組織、能夠創(chuàng)造。

        隨著我把目光轉(zhuǎn)向人類自己,便有了一個全新發(fā)現(xiàn),人同樣是復雜系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)一下子消除了我過去對人的神秘感,人為什么會有思維?能創(chuàng)造?其根本原因就在于組成人腦復雜系統(tǒng)的各個神經(jīng)相互作用,產(chǎn)生了涌現(xiàn)特性,這種特性恰恰是在整體層次上產(chǎn)生,是把每一根大腦神經(jīng)的特性搞明白后也不能認識的。而人的創(chuàng)造就是將人腦涌現(xiàn)特性付諸實現(xiàn)的結果。

        研究至此,創(chuàng)造對我已不再神秘,創(chuàng)造并非人類所特有。只要是復雜系統(tǒng),就會有創(chuàng)造,創(chuàng)造是復雜系統(tǒng)的本質(zhì)特征。我想起心理學上的一句名言“人人都具有創(chuàng)造力”,可是心理學沒能說明為什么,我想我找到了答案,即人人都是復雜系統(tǒng)。放眼望去,宇宙為什么會從無序到高度秩序演化?生命為什么會從簡單到復雜進化?人類社會為什么會從低級向高級發(fā)展?最根本的原因在于它們都是復雜系統(tǒng),創(chuàng)造是它們最本質(zhì)的特性,沒有創(chuàng)造就沒有一切!

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